JPH0763624A - 既設コンクリート構造物の内応力測定方法 - Google Patents
既設コンクリート構造物の内応力測定方法Info
- Publication number
- JPH0763624A JPH0763624A JP23220293A JP23220293A JPH0763624A JP H0763624 A JPH0763624 A JP H0763624A JP 23220293 A JP23220293 A JP 23220293A JP 23220293 A JP23220293 A JP 23220293A JP H0763624 A JPH0763624 A JP H0763624A
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- JP
- Japan
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- strain gauge
- stress
- internal stress
- compressive force
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 既設のプレストレストコンクリート構造物の
任意の位置のコンクリートの内応力を測定する方法の開
発。 【構成】 測定すべきコンクリート表面の部位Ａ又はＢ
に、応力の向きに歪計を取付け、構造物が測定条件にな
った時の歪計指示値を記憶する。それから歪計のまわり
をコア切削してくり抜き、こじて短円柱試片を抜取る。
その試片の裏側破断面を平滑化して圧縮試験機にかけ、
上記応力の向きに圧縮力を漸増させる。歪計指示値がさ
きの記憶値に達した時の圧縮力と試片の断面積から内応
力を算出する。
任意の位置のコンクリートの内応力を測定する方法の開
発。 【構成】 測定すべきコンクリート表面の部位Ａ又はＢ
に、応力の向きに歪計を取付け、構造物が測定条件にな
った時の歪計指示値を記憶する。それから歪計のまわり
をコア切削してくり抜き、こじて短円柱試片を抜取る。
その試片の裏側破断面を平滑化して圧縮試験機にかけ、
上記応力の向きに圧縮力を漸増させる。歪計指示値がさ
きの記憶値に達した時の圧縮力と試片の断面積から内応
力を算出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は既設コンクリート構造
物の任意の部位に現存する内部圧縮応力の大きさを測定
する方法に関する。
物の任意の部位に現存する内部圧縮応力の大きさを測定
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、既設コンクリート構造物に現存す
る内部応力の大きさを実測する方法は無かった。構造物
（部材）表面に歪計を取付け、構造物の負荷が変わった
時の歪量の変化と、同条件で予め製作された供試体等で
測定した弾性係数とによって内応力の増減を測定するこ
とは従来から行われている。しかしそれで得られるのは
応力の増減値であって、現存する内部応力の値ではな
い。
る内部応力の大きさを実測する方法は無かった。構造物
（部材）表面に歪計を取付け、構造物の負荷が変わった
時の歪量の変化と、同条件で予め製作された供試体等で
測定した弾性係数とによって内応力の増減を測定するこ
とは従来から行われている。しかしそれで得られるのは
応力の増減値であって、現存する内部応力の値ではな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】既設コンクリート構造
物を構成している主要部材が損傷を受け、断面欠損を生
じている場合等に補修や補強を行うに当たり、当該部材
内部の現存内応力を適確に測定できれば、それに基づい
て補修や補強の設計が、容易に経済的に行えるようにな
る。特に部材にプレストレスを導入したＰＣ構造物、例
えばプレストレストコンクリート桁（ＰＣ桁）を使った
橋の補修（塩害によるＰＣ鋼線の腐食等による）や補強
（構造令改正により２０ｔ荷重から２５ｔ荷重に増大等
による）が必要になった場合、主桁に現存しているプレ
ストレスの値が実測可能であれば、補修、補強の計画設
計を適確に行えるようになる。
物を構成している主要部材が損傷を受け、断面欠損を生
じている場合等に補修や補強を行うに当たり、当該部材
内部の現存内応力を適確に測定できれば、それに基づい
て補修や補強の設計が、容易に経済的に行えるようにな
る。特に部材にプレストレスを導入したＰＣ構造物、例
えばプレストレストコンクリート桁（ＰＣ桁）を使った
橋の補修（塩害によるＰＣ鋼線の腐食等による）や補強
（構造令改正により２０ｔ荷重から２５ｔ荷重に増大等
による）が必要になった場合、主桁に現存しているプレ
ストレスの値が実測可能であれば、補修、補強の計画設
計を適確に行えるようになる。
【０００４】無載荷の状態及び載荷した状態の内応力が
測定できれば、補修や補強に必要な増強プレストレス量
を算出可能になり、無駄に余分なプレストレスを新たに
加える必要が無くなり、経済的な設計が可能になる。又
オーバープレストレス（コンクリートの許容応力度を超
えた過大圧縮）で部材を傷めることも防げることにな
る。例えばＰＣ鋼線の一部が腐食している場合、腐食し
ていない鋼線もあるので、腐食によりプレストレスが不
足している断面を基準にして全断面に補強プレストレス
を加えると、オーバープレストレスになる。このような
現況に鑑み、本発明者は設計担当者として、既設コンク
リート部材の内部圧縮応力測定方法の開発を緊急課題と
して取上げた。
測定できれば、補修や補強に必要な増強プレストレス量
を算出可能になり、無駄に余分なプレストレスを新たに
加える必要が無くなり、経済的な設計が可能になる。又
オーバープレストレス（コンクリートの許容応力度を超
えた過大圧縮）で部材を傷めることも防げることにな
る。例えばＰＣ鋼線の一部が腐食している場合、腐食し
ていない鋼線もあるので、腐食によりプレストレスが不
足している断面を基準にして全断面に補強プレストレス
を加えると、オーバープレストレスになる。このような
現況に鑑み、本発明者は設計担当者として、既設コンク
リート部材の内部圧縮応力測定方法の開発を緊急課題と
して取上げた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の既設コンクリ
ート構造物の内応力測定方法は、既設コンクリート構造
物の内応力測定部位の表面に歪計を、測定すべき応力の
向きに合わせて取付け、上記構造物が応力測定すべき無
負荷又は負荷状態にある時の上記歪計の指示値を記憶し
た後、上記歪計を付けた部位の周囲をコア切削してくり
抜き、そこに鉄棒等を入れてこじる事により、奥で破断
させて短円柱試片を取り出し、上記試片の裏側破断面を
平滑に加工し、圧縮試験機により上記試片に、上記応力
の向きの圧縮力を加えてその圧縮力を漸増させ、上記圧
縮により上記歪計の指示値が試片切出し前の上記記憶値
に達した時の試験機の圧縮力を求め、上記圧縮力と上記
試片の圧縮方向に直角な断面積から、現存する内応力を
算出すること、を特徴とする。
ート構造物の内応力測定方法は、既設コンクリート構造
物の内応力測定部位の表面に歪計を、測定すべき応力の
向きに合わせて取付け、上記構造物が応力測定すべき無
負荷又は負荷状態にある時の上記歪計の指示値を記憶し
た後、上記歪計を付けた部位の周囲をコア切削してくり
抜き、そこに鉄棒等を入れてこじる事により、奥で破断
させて短円柱試片を取り出し、上記試片の裏側破断面を
平滑に加工し、圧縮試験機により上記試片に、上記応力
の向きの圧縮力を加えてその圧縮力を漸増させ、上記圧
縮により上記歪計の指示値が試片切出し前の上記記憶値
に達した時の試験機の圧縮力を求め、上記圧縮力と上記
試片の圧縮方向に直角な断面積から、現存する内応力を
算出すること、を特徴とする。
【０００６】
【作用】この発明は原理的には簡単で、いわゆるコロン
ブスの卵に類するとも言える。しかしこの原理はコンク
リートに限って有効で、金属その他の材料では考えられ
ない測定方法である。何故ならばコンクリートは脆いか
ら、周囲をくり抜いてからこじると、奥の方で脆性破断
するが、他の材料ではそのような破断が起きないからで
ある。つまりコンクリートは鉄筋によって守られている
から、単独では到底使えない脆さでも構造材として使わ
れているのであって、この発明はその特性を利用した測
定方法である。なお短円柱試片は、既設構造物の強度を
損なわないために出来るだけ小さくすることが好まし
い。その小試片から弾性係数を測定することが出来れ
ば、測定した歪みより応力を求めることは容易である
が、コンクリートは骨材、砂、セメントの混合体である
ため大きな供試体（φ１５０ｍｍ×３００ｍｍ程度）で
ないと真の弾性係数が得られないとされている。即ち小
さい供試体ではばらつきが大きくなり、やゝもすると骨
材の弾性係数を測定することになり、妥当値が得られな
いからである。この発明は、上記理由から弾性係数より
求める従来方法とは別方法、即ち、採取した小試片に荷
重をかけ、歪みを再現させて、記憶した指示値に達した
時の荷重から内応力を求める測定法を見出したものであ
る。従って構造物部材より小試片の供試体を採取するこ
とにより内応力測定を可能にするものである。
ブスの卵に類するとも言える。しかしこの原理はコンク
リートに限って有効で、金属その他の材料では考えられ
ない測定方法である。何故ならばコンクリートは脆いか
ら、周囲をくり抜いてからこじると、奥の方で脆性破断
するが、他の材料ではそのような破断が起きないからで
ある。つまりコンクリートは鉄筋によって守られている
から、単独では到底使えない脆さでも構造材として使わ
れているのであって、この発明はその特性を利用した測
定方法である。なお短円柱試片は、既設構造物の強度を
損なわないために出来るだけ小さくすることが好まし
い。その小試片から弾性係数を測定することが出来れ
ば、測定した歪みより応力を求めることは容易である
が、コンクリートは骨材、砂、セメントの混合体である
ため大きな供試体（φ１５０ｍｍ×３００ｍｍ程度）で
ないと真の弾性係数が得られないとされている。即ち小
さい供試体ではばらつきが大きくなり、やゝもすると骨
材の弾性係数を測定することになり、妥当値が得られな
いからである。この発明は、上記理由から弾性係数より
求める従来方法とは別方法、即ち、採取した小試片に荷
重をかけ、歪みを再現させて、記憶した指示値に達した
時の荷重から内応力を求める測定法を見出したものであ
る。従って構造物部材より小試片の供試体を採取するこ
とにより内応力測定を可能にするものである。
【０００７】
【実施例】図１，２はこの発明のＰＣ桁の立面と横断面
とを示す。図中、１はＴ型ＰＣ桁、２は橋脚、Ａ，Ｂは
内応力測定部位を示す。Ａは桁１の下端に近い側面にあ
り、Ｂは桁１の下端面にある。図３，４はその側面の測
定部位Ａを拡大して示す。その３は電気抵抗歪計で、そ
の周囲にコア切削機（図略）でくり抜いた切削溝４が出
来ている。図５，６は桁１の下端面の測定部位Ｂを拡大
している。歪計３、切削溝４は図３，４と変わらない。
切削溝４にネジ回し等の先をさし込んでこじると裏側が
破断して、破断面５を持つ図７，８のような試片Ｃを取
出せる。その破断面５を図９のように平滑に加工して、
直径がＤ、厚みがＨの試片Ｃにする。
とを示す。図中、１はＴ型ＰＣ桁、２は橋脚、Ａ，Ｂは
内応力測定部位を示す。Ａは桁１の下端に近い側面にあ
り、Ｂは桁１の下端面にある。図３，４はその側面の測
定部位Ａを拡大して示す。その３は電気抵抗歪計で、そ
の周囲にコア切削機（図略）でくり抜いた切削溝４が出
来ている。図５，６は桁１の下端面の測定部位Ｂを拡大
している。歪計３、切削溝４は図３，４と変わらない。
切削溝４にネジ回し等の先をさし込んでこじると裏側が
破断して、破断面５を持つ図７，８のような試片Ｃを取
出せる。その破断面５を図９のように平滑に加工して、
直径がＤ、厚みがＨの試片Ｃにする。
【０００８】なお当初、測定部位Ａ，Ｂに歪計３を取付
ける際、測定すべき応力の向きに合わせて取付けること
は言うまでもない。正確に言えば応力線に沿うように取
付ける。図の実施例では応力線は桁１の長手方向に向く
から簡単である。歪計３を取付けたら、桁１が応力測定
すべき無負荷又は負荷状態になった時、その指示値を記
憶しておく。あるいは指示針を零に合わせて記憶に代え
る。取付けた歪計３は原則として最後まで付けておく。
コア切削機でくり抜く際の水や粉塵を避けるため、歪計
を取付けた面に保護膜又は覆蓋をして歪計取付け部を密
閉保護しておく。図９のように破断面を平滑化したら、
圧縮試験機の両加圧板６，６間に挟む（図１０，１１参
照）。加圧板６と試片Ｃとの間に、仲介材７として硫
黄、樹脂、又は緩衝帯として硬質ゴム板等を入れてもよ
い。
ける際、測定すべき応力の向きに合わせて取付けること
は言うまでもない。正確に言えば応力線に沿うように取
付ける。図の実施例では応力線は桁１の長手方向に向く
から簡単である。歪計３を取付けたら、桁１が応力測定
すべき無負荷又は負荷状態になった時、その指示値を記
憶しておく。あるいは指示針を零に合わせて記憶に代え
る。取付けた歪計３は原則として最後まで付けておく。
コア切削機でくり抜く際の水や粉塵を避けるため、歪計
を取付けた面に保護膜又は覆蓋をして歪計取付け部を密
閉保護しておく。図９のように破断面を平滑化したら、
圧縮試験機の両加圧板６，６間に挟む（図１０，１１参
照）。加圧板６と試片Ｃとの間に、仲介材７として硫
黄、樹脂、又は緩衝帯として硬質ゴム板等を入れてもよ
い。
【０００９】圧縮機の加圧方向と試片Ｃの応力方向（歪
計３の向き）とを一致させることは言うまでもない。圧
縮機の圧縮力を漸増させると、やがて歪計３の指示値が
当初の記憶値に達する。その時の圧縮力を試片Ｃの断面
積で割れば、測定部位の現存内応力が求まる。無荷重、
又は負荷状態で測定した歪みは試片周囲が拘束された状
態のものであり、試片Ｃを取出しての載荷状態とは厳密
には異なるが、歪計３に直角に別の歪計を取付け同時に
歪みを測定しておけばポアソン比による換算も可能とな
り、より正確な内応力が求まることになる。又試片Ｃの
裏側に新たに歪計を取付けることにより圧縮試験機の偏
荷重による確認修正も可能となり、より精度のよい値が
得られる。実験では歪計３を最後まで取付けたまゝで、
当初の指示値は載荷零から最大までのそれぞれの段階で
記録しておき、圧縮試験機でそれぞれの指示値に達した
時の圧縮力を記録して、一回で各段階の現存内応力値を
求めた。数回の実験を通して無負荷時の現存内部圧縮応
力は部位Ａが５３〜５７ｋｇ／ｃｍ2 、Ｂが５１〜５４
ｋｇ／ｃｍ2 であり、最大負荷時の現存内部圧縮応力は
部位Ａが１３〜１５ｋｇ／ｃｍ2 、Ｂが７〜１０ｋｇ／
ｃｍ2 であった。ちなみに試片の寸法は直径Ｄ＝３０ｍ
ｍ、厚みＨ＝２５ｍｍである。以上、一実施例について
説明したが、この発明はその要旨を変えることなく、実
施に当たる当業技術者により変化、応用が可能なことは
言うまでもない。
計３の向き）とを一致させることは言うまでもない。圧
縮機の圧縮力を漸増させると、やがて歪計３の指示値が
当初の記憶値に達する。その時の圧縮力を試片Ｃの断面
積で割れば、測定部位の現存内応力が求まる。無荷重、
又は負荷状態で測定した歪みは試片周囲が拘束された状
態のものであり、試片Ｃを取出しての載荷状態とは厳密
には異なるが、歪計３に直角に別の歪計を取付け同時に
歪みを測定しておけばポアソン比による換算も可能とな
り、より正確な内応力が求まることになる。又試片Ｃの
裏側に新たに歪計を取付けることにより圧縮試験機の偏
荷重による確認修正も可能となり、より精度のよい値が
得られる。実験では歪計３を最後まで取付けたまゝで、
当初の指示値は載荷零から最大までのそれぞれの段階で
記録しておき、圧縮試験機でそれぞれの指示値に達した
時の圧縮力を記録して、一回で各段階の現存内応力値を
求めた。数回の実験を通して無負荷時の現存内部圧縮応
力は部位Ａが５３〜５７ｋｇ／ｃｍ2 、Ｂが５１〜５４
ｋｇ／ｃｍ2 であり、最大負荷時の現存内部圧縮応力は
部位Ａが１３〜１５ｋｇ／ｃｍ2 、Ｂが７〜１０ｋｇ／
ｃｍ2 であった。ちなみに試片の寸法は直径Ｄ＝３０ｍ
ｍ、厚みＨ＝２５ｍｍである。以上、一実施例について
説明したが、この発明はその要旨を変えることなく、実
施に当たる当業技術者により変化、応用が可能なことは
言うまでもない。
【００１０】
【発明の効果】構造物部材の応力を測定する方法として
は、発生する歪みと、その部材の弾性係数を求めて算出
する方法が一般的に行われてきた。又弾性係数を測定す
るためには大きな試片を切り取ることが必要で構造物の
強度、安全性を著しく損なう。この考案は上述のような
一般概念を破って、既設構造物から小さな短円形試片を
抜き取り、圧縮試験機にかけ、再現した歪み時の荷重か
ら内応力を求める道を開いた。構造物がプレストレスト
コンクリートの場合に限って、これが可能なことを実証
した。その理由は前述した通りである。この発明により
既設コンクリート構造物の任意の位置、任意の向きに現
存する内部圧縮応力が測定可能になることによる技術的
効果は、前述の補修、補強に役立つほか、内応力研究や
プレストレストコンクリートの進歩に少なからぬ貢献を
するものである。
は、発生する歪みと、その部材の弾性係数を求めて算出
する方法が一般的に行われてきた。又弾性係数を測定す
るためには大きな試片を切り取ることが必要で構造物の
強度、安全性を著しく損なう。この考案は上述のような
一般概念を破って、既設構造物から小さな短円形試片を
抜き取り、圧縮試験機にかけ、再現した歪み時の荷重か
ら内応力を求める道を開いた。構造物がプレストレスト
コンクリートの場合に限って、これが可能なことを実証
した。その理由は前述した通りである。この発明により
既設コンクリート構造物の任意の位置、任意の向きに現
存する内部圧縮応力が測定可能になることによる技術的
効果は、前述の補修、補強に役立つほか、内応力研究や
プレストレストコンクリートの進歩に少なからぬ貢献を
するものである。
【図１】この発明を適用するＰＣコンクリート桁の一例
の立面図。
の立面図。
【図２】図１の横断面図。
【図３】測定部位Ａ付近の立面図。
【図４】図３の側面断面図。
【図５】測定部位Ｂ付近の立面断面図。
【図６】図５の下面図。
【図７】切抜いた試片の平面図。
【図８】図７の側面図。
【図９】図８の破断面を平滑化した側面図。
【図１０】圧縮試験機にかけた試片の正面図。
【図１１】図１０の側面図。
Ｃ 試片 ３ 歪計 ４ 切削溝 ５ 破断面
Claims (1)
- 【請求項１】 既設コンクリート構造物の内応力測定部
位の表面に歪計を、測定すべき応力の向きに合わせて取
付け、 上記構造物が応力測定すべき無負荷又は負荷状態にある
時の上記歪計の指示値を記憶した後、 上記歪計を付けた部位の周囲をコア切削してくり抜き、
そこに鉄棒等を入れてこじる事により、奥で破断させて
短円柱試片を取り出し、 上記試片の裏側破断面を平滑に加工し、 圧縮試験機により上記試片に、上記応力の向きの圧縮力
を加えてその圧縮力を漸増させ、 上記圧縮により上記歪計の指示値が試片切出し前の上記
記憶値に達した時の試験機の圧縮力を求め、 上記圧縮力と上記試片の圧縮方向に直角な断面積から、
現存する内応力を算出すること、 を特徴とする既設コンクリート構造物の内応力測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23220293A JP3229726B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 既設コンクリート構造物の内応力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23220293A JP3229726B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 既設コンクリート構造物の内応力測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763624A true JPH0763624A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3229726B2 JP3229726B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=16935593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23220293A Expired - Lifetime JP3229726B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 既設コンクリート構造物の内応力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229726B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2760270A1 (fr) * | 1997-03-03 | 1998-09-04 | Dassault Electronique | Capteur de contraintes destine a etre noye dans un milieu deformable ou a prise tel que du beton |
| WO2010055584A1 (ja) | 2008-11-17 | 2010-05-20 | 独立行政法人海洋研究開発機構 | 応力履歴測定方法およびセメントを主体とした複合材 |
| CN110849527A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 上海申元岩土工程有限公司 | 针对混凝土支撑轴力的实时检测方法 |
| RU2721892C1 (ru) * | 2019-11-22 | 2020-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" | Способ измерения деформаций, напряжений и усилий в арматуре эксплуатируемых железобетонных конструкций |
| CN112798414A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-05-14 | 北京工业大学 | 一种测试混凝土试块内部材料本构关系的装置及安装方法 |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP23220293A patent/JP3229726B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2760270A1 (fr) * | 1997-03-03 | 1998-09-04 | Dassault Electronique | Capteur de contraintes destine a etre noye dans un milieu deformable ou a prise tel que du beton |
| EP0863391A1 (fr) * | 1997-03-03 | 1998-09-09 | Dassault Electronique | Capteur de contraintes destiné à être noyé dans un milieu déformable ou à prise tel que du béton |
| WO2010055584A1 (ja) | 2008-11-17 | 2010-05-20 | 独立行政法人海洋研究開発機構 | 応力履歴測定方法およびセメントを主体とした複合材 |
| US8661913B2 (en) | 2008-11-17 | 2014-03-04 | National University Corporation Nagaoka University Of Technology | Method of measuring stress history and composite material containing cement as main component |
| CN110849527A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 上海申元岩土工程有限公司 | 针对混凝土支撑轴力的实时检测方法 |
| RU2721892C1 (ru) * | 2019-11-22 | 2020-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" | Способ измерения деформаций, напряжений и усилий в арматуре эксплуатируемых железобетонных конструкций |
| CN112798414A (zh) * | 2020-12-26 | 2021-05-14 | 北京工业大学 | 一种测试混凝土试块内部材料本构关系的装置及安装方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3229726B2 (ja) | 2001-11-19 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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